VERITAS卷快照技术白皮书.docx

1、VERITAS卷快照技术白皮书使用VERITAS卷快照技术(Flashsnap）1.引言 22.Flashsnap技术说明 22.1 VERITASVolume Manager 22.2 逻辑卷快照 32.2.1 FastResync of Volume snapshot 32.2.2 Dynamic split and Join 32.2.3 逻辑卷快照技术的特点 32.3 文件系统快照23.Flashsnap 如何工作 33.1 DCO log说明 34.Flashsnap应用环境 34.1 报告和分析 34.2 应用测试和培训 34.3 脱机备份 34.4 逻辑错误快速恢复 31. 引言

2、企业的业务生产系统不仅需要连续不中断运行，还需要生产数据为业务分析、决策支持服务，甚至需要这些数据支持新的应用开发测试。同时为了预防任何故障破坏数据，需要对数据进行备份。例如，医院HIS系统的数据需要服务于BI、CRM等各种应用；企业新业务开发和软件升级也需要使用生产数据做实时测试；同时生产数据需要备份以预防意外事故造成的损失。而这些工作往往都需要占用生产系统的资源来完成，影响生产系统的高可用性。一些硬件厂家提供解决方案，但是往往需要所有存储锁定一家同型号的设备。如果系统使用了X牌存储，为了将业务数据转移到其它应用系统中，必需再配上新的X牌存储完成，即使Y牌存储更好也不行。这有时会让你感到缺乏

3、灵活性。 VERITASFlashsnap采用数据逻辑卷的快照方式，将生产数据快速做一份拷贝放到任何其他存储上，再将这个数据拷贝存储接到另一台机器上，完成需要的备份、分析、测试等工作。在工作过程中生产系统不受任何影响。 Flashsnap采用VERITAS Volume Manager的动态磁盘组拆分、合并(dynamic group splitand Join)及快速同步（FastResync）技术创建磁盘组的瞬间拷贝或快照，随后这些拷贝可以并行的用于多种任务，而生产系统的原磁盘组在原系统上继续保持业务处理。显然VERITAS技术是中立的，可以工作于任何品牌、任何档次的磁盘阵列。2. Fla

4、shsnap技术说明2.1 VERITASVolume ManagerVERITAS Volume Manager是一个磁盘管理子系统，支持磁盘条带化、磁盘镜像等各种raid功能；允许逻辑卷raid参数修改、结构修改、卷放大、卷缩小等管理在线完成。从而简化管理，减少因逻辑卷管理带来的业务停顿。同时Volume Manager 相对于其他同类产品提供最好的性能，被认为是业界的领先技术。Volume Manager是使用Flashsnap必需安装的。VERITAS Flashsnap 是VERITAS Storage Foundation 的一个可选配的license.这个license打开Vol

5、ume manager的快速同步和动态拆分与合并功能，同时打开与VERITAS文件系统共同使用的Storage Checkpoint 功能（其他段落详述）。即VERITASFlashsnap支持两种快照：基于卷的快照和基于文件系统的快照（Storage Checkpoint）.卷快照支持Windows、LINUX、UNIX等。Storage Checkpoint只用于UNIX平台的文件系统数据。2.2 逻辑卷快照卷快照采用Volume Manager的镜像功能创建逻辑卷的某时间点拷贝。原数据(Primary)卷和卷快照都可以包含多个逻辑设备。如果需要Primary卷一直保持是是冗余的镜像卷，就

6、需要创建第三个快照镜像plex用于卷快照。创建卷快照时，需要静默应用几秒钟。例如对于Oracle数据库，通过将数据库置于backup模式以达到静默。一旦第三个快照镜像完成，所有的处理过程恢复，数据库退出backup状态。由于Oracle的容错能力，很多情况下，应用不静默而直接对数据库的数据卷照相，再由Oracle log机制恢复到一致性状态。对于周期性工作的应用来说，例如备份，你希望多次使用这个卷的实时数据。为了重新同步卷快照，你需要将快照卷重新送回给primary卷，作为它的一个mirror，将新的数据重新flash到这个卷上，然后再做快照.显然重新同步影响生产系统的性能这是许多软件、硬件解

7、决方案的关键问题。VERITASFlashsnap使用新的技术解决这个问题：FastResync及Dynamic split and Join.2.2.1 FastResync of Volume snapshotVERITAS Volume Manager允许对一个磁盘卷创建多个快照（多至32个），每一个卷快照都包含数据在拍照时刻的静态拷贝，可以用于备份、分析等应用。如果打开FastResync功能开关，VM将使用一张叫做“快速同步图”（FastResync map）的日志跟踪原卷和快照卷的数据块更新情况。如果快照数据不再跟新到原数据卷新的状态，它就变成过时数据。快速同步图保证一旦需要快照卷

8、与原数据卷重新同步时，只有那些在快照发生之后改变过的数据才重新写到过期的快照卷上，避免全同步或较慢的全同步操作。Volume Manager快速同步图是永久性的，因为这些信息存放在叫做数据改变目标（DCO）的日志卷上，这个卷与数据卷关联在一起。所以这种同步不受系统重启和系统跌机影响。而且Volume Manager的快照重新同步是双向的。2.2.2 Dynamic split and Join动态拆分和组合功能，可以让一个或多个逻辑卷快照从原来的磁盘组中拆除，形成新的磁盘组，并且可以将这个新的磁盘组从生产机上拆掉。然后这些拆掉的快照卷再装入到另一台服务器上，专门用于脱机处理。这台服务器不一定与

9、生产主机在一个集群中，但是必需具有存取该快照磁盘的I/O通路。当脱机处理完成之后，磁盘组从这台服务器上拆除，重新装入到产生主机上，与原来的磁盘组合并。如果需要也可以仍然保持在不通的磁盘组中2.2.3 逻辑卷快照技术的特点 不管数据量多大，使用什么牌子的存储，快照都一样简单 支持所有类新的数据，包括建立在VERITAS逻辑卷上的数据库 卷快照可以拆到其他主机上用于脱机处理 可以随时更新卷快照，用于实时测试和开发目的 快速、高效的同步过程2.3 文件系统快照storage Checkpoing在UNIX文件系统上，Flashsnap提供一个基于文件系统的快照叫Storage Checkpoint.

10、Storage Checkpoint 工作于文件系统上的数据，包括建立在文件系统上的数据库数据。Storage Checkpoint瞬间创建VERITAS文件系统的某一时刻的映像。不是拷贝文件系统上的数据，而是跟踪文件系统上的数据变化，将原有数据维护在一个与checkpoint相关联的块图中。创建Storage Checkpoint时，需要静默生产文件系统几秒钟，以便做Storge Checkpoint初始化。随后，文件系统监视原文件系统的变化，维护checkpoint.Storage Checkpoint使用原文件系统的存储池（可以和生产数据在不同的逻辑卷上），需要比原数据小得多的存储。你可

11、以根据需要维护多个Storage Checkpoint.Storage Checkpoint特别适合数据变化相对较小的应用环境，如web server内容和某些数据库。在UNIX文件系统上，我们可以将Storage Checkpoint称作undo按钮。即当发生错误时，Storage Checkpoint快速回到原来的内容。考虑这种情况，管理员正在给应用二进制文件打patch,为了保证发生错误后能恢复到原来状态，管理员对该应用程序所在文件系统创建Storage Checkpoint。创建命令提出后，Storage Checkpoint驱动立即开始监视文件系统的变化数据块，对任何发生修改的数据块

12、，将其老数据拷贝到Checkpoint 的map中。随后如果程序运行有任何问题，都很容易undo到打patch之前的状态。这比管理员自己寻找程序修改的位置并删除patch过程快的多，也准确地多。如果管理员的升级成功了，可以丢掉这个Storage Checkpoint.显然Storage Checkpoint技术减少了管理工作量，提高了系统uptime时间。由此可以总结这个技术的关键特点： 永久的、基于磁盘的映像提供快速瞬时恢复。 你可以读写Storage Checkpoint其他文件系统快照技术做不到的事情。3. Flashsnap 如何工作FlashSnap技术是从最早的Volume sna

13、pshop(mirror)演变而来的。图1是将volume的一个mirror做为一个快照的示意图： Figure 1: Snapshot 工作流程先提出一条命令“vxassist snapstart”将作为snapshot的mirror加到原始逻辑卷上，数据开始同步。同步完成之后，由命令”vxassist snapshot”在一个或多个sanpshot 镜像上创建snapshot卷。于是snapshot卷包含你创建时刻原始卷的完整拷贝。如果多于一个snapshot,他们之间是镜像的。命令”vxassist snapback” 用于将快照卷返回到原始卷上。当快照卷连接到原始卷时，数据重新同步发生

14、。由于Flashsnap 中的快速同步技术存在，重新同步相当快，因为只有快照创建之后发生的改变才被同步。永久性的快速同步将快速同步图存放在磁盘上，这样即使发生系统重启、或crash,或集群crash,同步仍然可以完成，永久性快速同步特征有效时，将有一个数据改变目标(DCO)和DCO日志卷与数据卷和快照卷相关联。 Figure 2:Persistent FastResync 激活的mirror volume3.1 DCO log说明永久FastResync使用DCO卷中的位图（map）实现变化块的跟踪。这种位图记录自上次快照操作以来原有数据卷和每一个快照卷（支持32个快照卷之多）发生的写操作位置

15、。磁盘上的DCO日志卷拥有33个map,每个map大小缺省是4个block(即缺省的dcologlen 是33x4=132 block)。如果想使用较大的map,用33乘以希望的值来计算dcologlen 的长度。最大允许值是2112 block.永久FastResync还可以跟踪原有卷和和快照卷在拆分到不同磁盘组后的关联关系。当磁盘组重新合并时，这种记录能保证快照的快速同步。图3中，在一个含两个mirrorplex的卷中激活了FastResync,与卷关联的是含两个plex的DCO object和DCO日志卷。当对这个卷开始“Snapstart“操作时，立即在这个卷上产生一个快照（snapshot） plex，同时产生一个与之关联的、没有激活的DCO log plex. Figure 3 snapstart操作后的mirror volume现在可以运行snapshot操作从primary 卷产生卷快照。正象图4所示，这个动作将snapshot plex转变成snapshot卷，同时将与之相关联的DCO log plex转变成DCO object和DCO log 卷。新的DCO日志卷含单个DCO log plex. Figure 4:snapshort 完成后的原mirror volume和snapshot volume